Hochleistungsklappe

Was ist eine Hochleistungsklappe? 

Eine Hochleistungsklappe ist eine Klappe, bei der die Spindel nicht kollinear mit der Mittellinie der Klappenscheibe ist, sondern von der Mitte aus versetzt. Es gibt zwei Offset-Kategorien dieses Ventils, nämlich den doppelt und den dreifach gekröpften Typ. Durch die versetzte Bauweise wird ein gleichmäßiges, dichtes Absperren gegen den Ventilsitz erreicht und der Verschleiß durch Reibung verringert. Die Hochleistungsklappe kann zum Absperren und Drosseln von Flüssigkeitsströmen eingesetzt werden. Die Hersteller von Hochleistungs-Absperrklappen produzieren diese Armaturen für verschiedene Flüssigkeiten, von allgemeinen Durchflussanwendungen bis hin zu zähflüssigen und korrosiven Flüssigkeiten. Bei den korrosiven Fluiden kann es sich um Gase oder Dampf handeln. Hochleistungsabsperrklappen haben meist große Größen wie 60 Zoll Durchmesser. Diese Ventile werden aus robusten Materialien wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl hergestellt. Die Hersteller von Hochleistungsabsperrklappen konstruieren diese Ventile für den Betrieb in einem breiten Temperaturbereich von -28 ^oC bis 500 ^oC. Die Wahl der Betriebstemperatur hängt von den für die Armatur verwendeten Werkstoffen ab. Hochleistungs-Absperrklappen werden entweder manuell oder durch Stellantriebe betätigt. Die Betätigung dieser Armaturen erfolgt nach dem Prinzip der Vierteldrehung, das auch bei Kugelhähnen verwendet wird. Bei diesem Prinzip wird der Griff um 90 Grad gedreht.^o Grad, um das Ventil je nach Bedarf entweder zu öffnen oder zu schließen. 

Abbildung: Hochleistungsklappe.

Bestandteile einer Hochleistungsklappe 

Ventilkörper 

Dies ist das Bauteil, das die inneren Teile aufnimmt. Das Gehäuse ist in der Regel im Vergleich zu anderen Teilen sehr stabil, um sicherzustellen, dass es das Gewicht tragen kann und das Ventil nicht durch Stöße von herabfallenden Gegenständen beschädigt wird. Die hohe Festigkeit trägt auch dazu bei, dass die Armatur dem Flüssigkeitsdruck standhalten kann. Einige der Materialien, die Hersteller von Hochleistungsklappen für die Herstellung des Gehäuses verwenden, sind u. a. Nickellegierungen, Edelstahl, Sphäroguss und Kohlenstoffstahl. 

Vorbau

Hierbei handelt es sich um ein metallisches Bauteil, das den Griff oder den Antrieb mit dem Ventilteller verbindet. Die Spindel dreht sich, wenn der Griff gedreht wird. Die Aufgabe der Spindel besteht also darin, das vom Bediener der Armatur oder vom Stellantrieb auf den Griff ausgeübte Drehmoment auf den Ventilteller zu übertragen. 

Handrad/Stellantrieb

Das Handrad wird bei manuellen Hochleistungsklappen verwendet, während der Antrieb bei automatischen Klappen zum Einsatz kommt. Die Aufgabe dieses Bauteils besteht darin, die zum Schließen oder Öffnen der Klappe erforderliche Kraft bereitzustellen. Der Handgriff ist über die Spindel mit dem Schließ- und Öffnungselement der Klappe, der Scheibe, verbunden. 

Scheibe 

Dies ist der Teil einer Hochleistungsklappe, der den Flüssigkeitsstrom je nach Bedarf freigibt oder sperrt. Die Scheibe erhält ihre Kraft zum Starten und Stoppen der Klappe vom Handrad oder Antrieb. 

Sitz 

Dieses Bauteil befindet sich im Inneren des Ventilgehäuses und bietet eine Fläche, auf der der Ventilteller beim Anhalten des Ventils aufsitzt. Der Sitz sorgt dafür, dass nach dem Schließen der Klappe keine Flüssigkeit austreten kann. Das Material, aus dem die Hersteller von Hochleistungsklappen den Sitz herstellen, ist sehr wichtig, da es den Einsatzbereich der Armatur in Bezug auf Temperatur und Medienart bestimmt. 

Dichtung 

Es handelt sich dabei um eine Dichtung, die zwischen der Ventil- und der Rohrleitungsfläche angebracht wird, um das Austreten von Flüssigkeit zu verhindern. Die Dichtung wird durch die hohe Festigkeit der Ventilbolzen und -muttern in ihrer Position gehalten. 

Verpacken

Hierbei handelt es sich um eine Dichtungskomponente, die zwischen dem Schaft und dem Körper angebracht ist, um das Austreten von Flüssigkeit entlang des Schafts zu verhindern.

Abbildung: Bestandteile einer Hochleistungsklappe.

Wie funktioniert eine Hochleistungsklappe? 

Dieses Ventil wird mit einem Handrad/Handhebel oder einem Stellantrieb betrieben. Ein Handrad oder Handhebel wird bei manuellen Ventilen verwendet, und der Bediener wendet dort Kraft an, um das Ventil zu starten und zu stoppen. Der Stellantrieb wird bei automatischen Armaturen verwendet, um das zum Starten und Stoppen der Armatur erforderliche Drehmoment zu erzeugen. Um eine Hochleistungsklappe zu öffnen, wird die Spindel um 90 Grad gedreht.^o Grad gegen den Uhrzeigersinn durch das vom Stellantrieb oder ggf. vom Handrad aufgebrachte Drehmoment. Gleichzeitig dreht sich die Scheibe um die gleichen 90^o Grad Winkel. Durch diese Drehung wird die Scheibe gezwungen, sich parallel zum Flüssigkeitsstrom auszurichten, wo sie einen ungehinderten Weg verlässt. Zum Schließen des Ventils werden Spindel und Scheibe in die entgegengesetzte Richtung (im Uhrzeigersinn) gedreht, um einen Winkel von 90^o Winkel von nur einem Grad. Dadurch wird die Klappenscheibe senkrecht zum Strömungsweg ausgerichtet und verhindert, dass Flüssigkeit durch die Hochleistungsklappe strömt. Diese Klappen werden auch in Drosselanwendungen eingesetzt, bei denen die Klappenscheibe leicht gedreht wird, um eine gewisse Flüssigkeitsmenge fließen zu lassen. Die Hersteller von Hochleistungsklappen empfehlen den Einsatz dieser Klappen in Drosselanwendungen, wenn nur ein geringer Druckabfall vorliegt.

Abbildung: Funktionsweise einer Hochleistungsklappe.

Typen einer Hochleistungsklappe 

Doppelflansch-Hochleistungs-Absperrklappe 

Es handelt sich um eine Hochleistungs-Absperrklappe, die mit zwei Flanschenden ausgeführt ist. Die Flanschenden befinden sich an der Einlass- und Auslassseite der Klappe. Diese Flanschenden sind mit Löchern versehen. Dieser Ventiltyp wird an ein Rohr angeschlossen, das Flanschenden mit gleichem Durchmesser und der gleichen Anzahl von Löchern hat. Hersteller von Hochleistungs-Absperrklappen produzieren diesen Ventiltyp für den Einsatz bei sehr hohem Flüssigkeitsdruck. Bei diesem Ventiltyp ist ein Flüssigkeitsaustritt aufgrund der dichten Abdichtung durch die verwendeten Schrauben und Muttern sowie die Dichtung zwischen dem Rohr und dem Ventil kaum möglich. Allerdings ist diese Art von Ventil im Vergleich zu anderen Ventilen schwer. Das hohe Gewicht ist auf die vielen Schrauben und Muttern und die Flanschenden zurückzuführen.

Abbildung: Doppelt geflanschte Hochleistungsklappe.

Manuelle Hochleistungs-Absperrklappe 

Es handelt sich um eine Hochleistungs-Absperrklappe, die manuell betätigt wird. Die Hersteller von Hochleistungsklappen produzieren diese Armatur für den Betrieb mit einem Handrad, das mit einem Getriebe ausgestattet ist. Das Getriebesystem ist in einem Getriebe untergebracht. Das Getriebe dient dazu, die Drehrichtung des Drehmoments vom Handrad auf die Armaturenspindel und schließlich auf die Klappenscheibe zu ändern. Denn in den meisten Fällen stehen die Drehmomente vom Handrad und der Armaturenspindel senkrecht zueinander. Daher wird ein Kegelradgetriebe verwendet, um das horizontale Drehmoment in die vertikale Richtung zu übertragen. Das Getriebesystem trägt auch dazu bei, das vom Armaturenbediener aufgebrachte Drehmoment zu vervielfachen, so dass sich die Armatur leicht öffnen und schließen lässt. Manuelle Hochleistungsklappen sind im Vergleich zu den betätigten Klappen preiswerter. Allerdings sind diese Armaturen für den Bediener sehr ermüdend, vor allem dort, wo ein hohes Drehmoment zum Starten und Stoppen der Armatur erforderlich ist und wo die Armatur häufig betätigt wird. 

Abbildung: Manuelle Hochleistungsklappe.

Betätigte Hochleistungs-Absperrklappe 

Es handelt sich um eine Hochleistungs-Absperrklappe, die mit Hilfe von Stellantrieben betrieben wird. Der Stellantrieb ist oben auf der Armatur angebracht. Diese Armatur macht den Betrieb von Rohrleitungen einfach und billiger, da sie automatisch ohne einen Armaturenbediener betrieben werden kann. Dies trägt zur Senkung der Kosten bei, die durch den Einsatz eines Armaturenführers entstehen. Betätigte Ventile können auch ferngesteuert werden, um Zeit zu sparen. Die Aufgabe des Stellantriebs besteht darin, die zum Starten und Stoppen der Armatur erforderliche Kraft bereitzustellen. Die Hersteller von Hochleistungs-Absperrklappen produzieren drei Arten dieser betätigten Armaturen, nämlich: 

1. Hydraulische Hochleistungs-Absperrklappe. Diese Armatur verwendet einen Stellantrieb, der mit Hydraulikflüssigkeit arbeitet. Diese Armatur eignet sich für Anwendungen, die ein hohes Drehmoment erfordern, da die Verwendung einer inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit zu einer hohen Drehmomentleistung beiträgt. Allerdings wird diese Armatur durch hohe Temperaturen beeinträchtigt und eignet sich daher für den Einsatz in Niedrigtemperaturanwendungen. 
2. Pneumatische Hochleistungs-Absperrklappe. Es handelt sich um ein Ventil, das mit Druckluft betrieben wird. Durch den pneumatischen Antrieb eignet sich dieses Ventil für verschiedene Anwendungen von niedrigen bis hohen Temperaturen und sehr sauberen bis schmutzigen Anwendungen. 
3. Elektrische Hochleistungs-Absperrklappe. Dieses Ventil verwendet einen elektrischen Antrieb zum Starten und Stoppen des Flüssigkeitsstroms. Diese Armatur ist sowohl für den Einsatz bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen geeignet. Der Betrieb dieser Armatur ist aufgrund der Verfügbarkeit von Strom in fast allen industriellen Anwendungen möglich. 

Abbildung: Betätigte Hochleistungsklappe.

Anwendungen von Hochleistungs-Absperrklappen 

• Diese Ventile werden in der kommunalen Wasserversorgung und Wasseraufbereitung eingesetzt. 
• Sie werden im Bergbau eingesetzt.
• Hochleistungs-Absperrklappen werden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, da sie sich leicht reinigen lassen. Außerdem werden diese Ventile kaum verstopft. 
• Sie werden in Dampfkraftwerken eingesetzt, um den Durchfluss von Dampf und Wasser zu steuern. 
• Hochleistungs-Absperrklappen werden bei der Herstellung verschiedener Chemikalien eingesetzt.
• Sie werden in der Papier- und Zellstoffindustrie verwendet. 
• Diese Ventile werden in der Raffinerie von Erdölprodukten eingesetzt. 
• Hochleistungsabsperrklappen werden bei der Brandbekämpfung eingesetzt.  

Vorteile von Hochleistungs-Absperrklappen 

• Hochleistungs-Absperrklappen arbeiten im Vergleich zu Schiebern und Ventilen sehr schnell. 
• Diese Ventile haben ein kurzes Gehäuse, wodurch sie nur wenig Bauraum beanspruchen. 
• Hochleistungs-Absperrklappen sind im Vergleich zu anderen Hochleistungsarmaturen günstiger. 
• Diese Ventile sind vielseitig einsetzbar, da sie aufgrund ihrer Konstruktion in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden können. 
• Sie sind frei von Flüssigkeitsaustritt. 
• Hochleistungs-Absperrklappen können je nach Bedarf manuell oder mit Hilfe von Stellantrieben betätigt werden. 
• Diese Ventile haben eine hohe Festigkeit, so dass sie unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen arbeiten können.
• Sie können als Absperr- oder Drosselventile verwendet werden.
• Diese Ventile sind einfach und kompakt aufgebaut. 
• Sie sind leicht zu reinigen, zu installieren und zu reparieren. 
• Sie haben im Vergleich zu anderen Ventilen ein geringes Gewicht. 
• Ihre Wartungsintervalle und Kosten sind im Vergleich zu anderen Ventilen geringer.

Nachteile von Hochleistungs-Absperrklappen 

• Diese Ventile sind im Vergleich zu anderen Absperrklappen teuer. 
• Diese Ventile öffnen sich, während sich der Ventilteller im Strömungsweg der Flüssigkeit befindet, wodurch der Strömungsdruck der Flüssigkeit reduziert wird.
• Hochleistungs-Absperrklappen eignen sich nur zum Drosseln, wenn der Druckabfall der Flüssigkeit gering ist.
• Die Dichtheit dieser Ventile ist im Vergleich zu anderen Ventilen wie Kugelhähnen schlecht. 

Fehlersuche bei Hochleistungs-Absperrklappen 

Flüssigkeitsaustritt durch Ventil-Rohr-Verbindung 

• Lose Schrauben und Muttern. Ziehen Sie die Schrauben und Muttern mit dem vom Hersteller der Hochleistungsklappe empfohlenen Drehmoment an. 
• Beschädigte oder verschlissene Dichtung. Ersetzen Sie die Dichtung. 

Austritt von Flüssigkeit durch den Schaft 

• Verschlissene oder beschädigte Stopfbuchspackung. Ersetzen Sie die Packung. 
• Verschlissene O-Ringe. Ersetzen Sie die O-Ringe. 

Interner Flüssigkeitsaustritt 

• Abgenutzte Sitze. Ersetzen Sie die Sitze. 
• O-Ringe sind verschlissen. Ersetzen Sie die O-Ringe. 
• Schmutz im Ventil. Öffnen Sie das Ventil und reinigen Sie es von Schmutz.

Ventil ist schwer zu bedienen 

• Fremdkörper im Ventil. Öffnen Sie das Ventil und entfernen Sie alle Fremdkörper. Reinigen Sie alle internen Komponenten. 
• Korrosion im Ventil. Öffnen Sie das Ventil und entfernen Sie die Korrosion. 

Zusammenfassung 

Hochleistungsabsperrklappen sind so konstruiert, dass die Spindel nicht kollinear mit der Mittellinie der Klappenscheibe ist, sondern in einem gewissen Abstand versetzt. Das Konstruktionskriterium des Versatzes trägt dazu bei, eine gleichmäßig dichte Absperrung zu gewährleisten und den Verschleiß durch Reibung zu verringern. Hersteller von Hochleistungs-Absperrklappen konstruieren diese Ventile für den Einsatz in Hochdruckanwendungen, da sie ohne Leckage arbeiten können. Je nachdem, welche Werkstoffe für die Armaturenkomponenten verwendet werden, sind diese Armaturen auch für Hoch- und Tieftemperaturanwendungen geeignet. Hochleistungs-Absperrklappen werden für Absperr- und Drosselanwendungen eingesetzt. Diese Ventile eignen sich jedoch zur Drosselung des Flüssigkeitsstroms, wenn ein geringer Druckabfall vorliegt. Diese Ventile funktionieren, indem sie einen 90^o Grad Drehung der Scheibe zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsstroms. Dadurch ist das Ventil im Vergleich zu anderen Ventilen sehr schnell in Betrieb. 

Die Hersteller von Hochdruck-Absperrklappen bieten verschiedene Arten dieser Armaturen an, unter anderem Doppelflansch-Hochleistungsabsperrklappen, manuelle Hochleistungsabsperrklappen und betätigte Hochleistungsabsperrklappen. Diese Armaturen werden unter anderem in Erdölraffinerien, bei der Brandbekämpfung, in der Wasserversorgung, in der chemischen Industrie, im Bergbau, in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in Dampfkraftwerken sowie in der Papier- und Zellstoffherstellung eingesetzt. Zu den Vorteilen dieser Ventile gehören die schnelle Funktionsweise, der relativ geringe Bauraum, das geringe Gewicht, die einfache und kompakte Bauweise sowie die einfache Reparatur, Installation und Reinigung.